活化分子氧降解水中典型新污染物研究进展

近年来,新污染物在水体中被频繁检出,其化学性质稳定、易生物积累,给生态环境和人类健康带来严重威胁. 为解决此问题,高级氧化技术逐渐发展为一种有前景的环境修复方法,在众多氧化剂中,分子氧(O₂)是丰富、经济、绿色的氧化剂. O₂主要经由催化促进的电子转移和能量转移途径而被活化,进而转化为活性氧物种(ROS). 活化O₂转化为ROS,有望成为清除水中新污染物富有潜力的研究方法和实用技术. 目前,研发更高效催化材料(或其他类型活化材料),以实现对O₂的高效活化和对污染物的彻底、快速降解是相关领域研究的关注焦点. 本文重点介绍了活化O₂降解水中新污染物的基本概念和最新研究进展,包括O₂可转化生成的主要ROS、O₂活化策略、活化O₂用于降解新污染物的研究成果等,并对O₂活化所遇到的核心问题和未来发展趋势进行了总结和展望.      

超薄硫掺杂石墨相氮化碳纳米片光催化降解双酚A

内分泌干扰物双酚A (BPA)的广泛分布对水环境和人类健康造成了潜在的威胁. 为探究超薄硫掺杂的石墨相氮化碳纳米片(US-CN)对BPA的光催化降解性能及其降解机理,使用US-CN对BPA进行了光催化降解,使用电子顺磁共振(EPR)检测了光降解过程中产生的反应性氧自由基(ROS),通过密度泛函理论(DFT)结合自然布局分析(NPA)计算了BPA的原子电荷值,使用LC-MS检测了BPA光催化降解过程的中间产物. 结果表明:①US-CN在可见光(VL)下(简称“US-CN/VL体系”)100 min内对BPA的去除率可达66.39%,去除率的准一级反应动力学常数约为石墨相氮化碳(CN)的6倍. ②在US-CN/VL体系中添加L-组氨酸后,60 min内BPA的去除率从50.00%降至6.45%,表明单线态氧(1O₂)是导致BPA降解的主要ROS. ③在US-CN/VL体系中,1O₂可能由超氧自由基或溶解氧转化产生. ④基于密度泛函理论计算了BPA分子易被1O₂攻击的富电子原子位点, 并检测出BPA的5种降解中间产物,推测BPA在US-CN/VL体系中可能存在去甲基化和羟基化两种降解路径. 研究显示,US-CN在可见光下能产生以1O₂为主的ROS,攻击BPA的富电子原子,对BPA有良好的光催化效果.      

污泥生物炭对低C/N废水好氧颗粒污泥长期运行稳定性的影响

将污泥生物炭作为载体培养好氧颗粒污泥,研究培养成熟的好氧颗粒污泥在碳氮比(C/N)由10降为4条件下的长期运行稳定性.结果表明,通过添加生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥颗粒结构更紧密,不易解体.虽然丝状菌Thiothrix大量增殖,但是好氧颗粒沉淀性能良好,SVI₃₀始终维持在50mL/g左右;系统COD去除效率达到90%以上,TN去除率为70%左右.高通量测序分析表明,加炭系统微生物多样性有所降低,但具有反硝化功能的细菌数量增加,提升了系统脱氮性能.添加污泥生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥具有更好的脱氮性能和长期运行稳定性,有利于低C/N条件下的高氨氮废水处理.     

回料利用对食品工业污泥生物干化的影响

利用热风系统进行食品工业脱水污泥生物干化的污泥作为回料,在相同条件下探究不同比例回料利用对污泥生物干化效果的影响.结果表明,回料:稻草:污泥=1:1:4(质量比)时生物干化效果最好,高温期可维持72h且每日累积温度TD为30.96℃/d,单位水分去除量为287.45g/kg WM,但延长了生物干化周期,使得处理污泥负荷降低.三维荧光光谱分析表明回料利用实验组在生物干化高温期腐殖酸和富里酸类物质增多,TC由生物干化前的243.8～264.2g/kg WM下降至生物干化后的191.7～224.9g/kg WM,回料可增加TC保留量.单位水分去除所产生的CO2排放量为168.7～226.9L CO2/kg H2O,利用回料可以提高混合物料的自由空域、增加了通风生物干化过程中的含氧量从而降低单位水分去除所产生的CO2排放量.未添加回料的实验组TN在生物干化前后未出现明显变化,而回料利用条件下TN由最初的29.4～31.1g/kgWM持续升高至31.6～31.8g/kgWM,这主要是由于干化过程中水分的蒸发和有机物矿化导致的TN的浓缩效应.能量平衡分析结果表明,利用回料可有效降低翻堆和实验过程带...     

特种设备信息化数字化智慧化标准体系研究与展望

通过研究特种设备信息化、数字化、智慧化标准的现状,分析发现特种设备的生命周期、品种与结构层级、性能指标与工作质量指标三者存在严密的内在逻辑关系,将逻辑关系引入霍尔三维结构模型,提出并建立了特种设备信息化、数字化、智慧化标准体系模型和结构图,为下一步各类特种设备具体“三化”标准的制定奠定基础。     

基于高通量测序的微生物强化污泥减量工艺中微生物群落解析

利用高通量测序技术对微生物强化原位污泥减量工艺中微生物群落进行解析.结果表明,外源菌剂的投加改变了活性污泥中微生物群落结构,菌剂的有效成分乳杆菌属和醋酸杆属在强化组中含量显著增加.科水平上的群落多样性分析显示：强化组厌氧区Siompson指数、Shannon指数和Pielou指数均不同程度升高,群落多样性增加.聚类分析显示,微生物群落按时间顺序明显聚为3簇,强化组厌氧区微生物群落随时间发生较大演变.主坐标分析显示,强化组和对照组微生物群落明显聚为2类,其厌氧区群落分别按照不同的方向演变,微生物强化和DO降低的协同作用是强化组群落演变驱动力,DO降低是对照组群落演变驱动力.典范对应分析显示显著影响微生物群落结构的环境因子依次为pH值、水温和DO.     

苯醌类与苯醌亚胺类在日光/Fenton体系中的光敏性

基于苯酚降解中间产物（苯醌）、酸性甲基橙的目标化合物,研究了苯醌类与苯醌亚胺类在光/Fenton体系中的降解特性,分析了苯醌及酸性甲基橙的光敏特性,测定了光敏剂存在的情况下日光/Fenton和UV/Fenton体系中·OH的产量.结果表明,苯醌类光解,由于其光敏性好,能促进日光体系产生更多的·OH,日光/Fenton法好于UV/Fenton法.苯醌亚胺类降解,浓度较低时,UV/Fenton法好,浓度较高时,日光/Fenton法好,造成这种现象的主要原因是苯醌亚胺类光敏性一般,浓度低时日光体系中·OH的产量少于紫外体系,但苯醌亚胺类降解过程中有苯醌类生成,苯醌类的光敏性比苯醌亚胺类好,苯醌亚胺类浓度越高,其降解产物中苯醌类越多,进而导致日光体系中¹O₂、O₂^-·和·OH的产量多于紫外体系.     

生氧药剂对矿用化学氧自救器生氧温度的影响研究

自救器是矿山井下必须携带的个体防护装置。通过对不同生氧药剂的化学反应热分析、生氧温度的理论计算和实验测试,详细分析了NaO2和KO2药剂生氧温度的高低及变化,得出:在出现相对最高温度之前,NaO2的反应速度及生氧温度明显高于在同时段内KO2的反应速度及生氧温度;但出现相对最高温度之后,NaO2的反应速度及生氧温度迅速衰减,且其衰减速度较KO2的更快。等量KO2药剂较NaO2药剂的反应时间更长一些。建议矿用自救器优选KO2为生氧药剂。     

基于Miseq的好氧反硝化菌源水脱氮的种群演变

为了研究好氧反硝化菌源水脱氮过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对投菌和对照两系统水体样本的微生物信息进行统计,并对两组样品进行了优化序列统计,OTU分布统计和分类学分析的基础分析;以及细菌群落结构,PCA,Rank-Abundance,Hcluster,Specaccum和OTU分布的高级分析.结果显示,投加贫营养好氧反硝化菌的源水系统的氮素得到有效去除,脱氮效果明显;层次聚类和主成分分析显示两系统内的群落结构发生变化,投菌系统与对照系统主要表现为变形菌和拟杆菌门;细菌主要门类和水质参数的相关性分析得出,水质指标对两系统群落变化作用明显;与此同时,投菌系统中有关氮循环的细菌有上升的变化过程. Miseq高通量测序研究源水脱氮过程的微生物种群演变可行,为研究原位生物脱氮过程的水体微生物群落演变提供技术支撑.     

冶炼企业周边农田土壤的多环芳烃污染及其细菌群落效应

多环芳烃是一类持久性有机污染物,进入土壤后可能产生多方面生态效应。为研究多环芳烃对土壤微生物的影响,选取南京某冶炼企业周边农田样品,在分析污染物含量基础上,采用高通量测序、定量PCR等方法综合评价了土壤细菌多样性和组成以及多环芳烃降解细菌丰度等特征。17个土壤样品中,多环芳烃总量为0.25~31.08 mg·kg-1,并具有随污染源距离增加而降低的空间分布特征。与土壤理化性质如p H相比较,多环芳烃污染对土壤细菌的总体多样性和群落组成影响不显著。进一步分析发现多环芳烃与潜在降解微生物的相对丰度和降解功能基因(芳香环羟基化双加氧酶,PAH-RHDα)拷贝数显著正相关。污染较重样品的克隆、测序分析表明,土壤中PAH-RHDα基因主要属于革兰氏阳性细菌nid A3/fad A1类群,且与分支杆菌相关序列较为接近。这些结果综合评价了冶炼企业周边农田土壤多环芳烃污染对微生物群落的影响,提示土壤污染在多环芳烃潜在降解细菌中的富集作用,将为后续污染土壤生物修复提供重要科学依据。